气质联用技术在红木挥发油成分分析中的应用

香气包含有多种挥发性物质,是红木识别鉴定的重要辅助特征.采用气相色谱质谱联用技术比较分析了4种红木木材挥发油化学组成的异同.结果表明:鸟足紫檀与大果紫檀的挥发油色谱峰相近,两者具有较多共有谱峰;微凹黄檀与刀状黑黄檀的挥发油色谱峰相似,但特有色谱峰较明显.鸟足紫檀和大果紫檀挥发油主要组分为八氢-4a,8-四甲基-2-萘甲醇、十氢-4a-三甲基-8-亚甲基-2-萘甲醇和6a,11a-二氢-3,9-二甲氧基-6H-二苯并呋喃;微凹黄檀和刀状黑黄檀挥发油主要组分为1,7,7-三甲基苯亚乙基双环[2,2,1]庚-2-酮;刀状黑黄檀还含有较多的9-甲氧基-2,3,5,7-四甲基吡咯并喹啉和4-甲基-2-[5-(2-噻吩基)吡唑-3-基]苯酚.挥发油色谱峰和化学组成的差异可用于红木材种鉴别,同时为红木的精细化利用提供参考.     

木材形成的分子生物学研究——“多组学”在应力木系统中的应用

为了满足人们对木材的需求和缓解对森林的压力、培育品质与产量兼优的树木品种,以及在分子整体水平上认知木材形成的生物学过程,在阐述分子生物学基础知识和木材形成的生物学过程的基础上,以应力木系统为例,从基因组学、转录组学、蛋白质组学、代谢组学和生物信息学数据处理5个方面,阐述了多组学技术在木材形成的分子生物学研究中的应用。根据目前这一领域的研究存在的不足,提出了该领域未来的研究方向。     

正常木与应压木木材形成组织中差异表达蛋白质的鉴定

为了鉴定应压木木材细胞壁形成中的差异表达蛋白质,并确定其在木材形成中的功能,采用双向差异凝胶电 泳技术,对正常木和应压木木材形成组织中蛋白质进行分离和鉴定,获得了较高质量的双向凝胶电泳图谱。应用 TOF-MS/ MS 技术对应压木和正常木木材形成组织中的差异表达蛋白质进行鉴定,并用MASCOT 软件对每个差异 点的匹配峰值在Swiss Prot 数据库中进行检索,最终确定了7 个差异蛋白质。其中,4 个蛋白质在应压木中表达上 调,3 个表达下调。这些蛋白质参与了木质素生物合成、应力响应与胁迫、细胞骨架运动及脂类代谢,因而推测它们 与应压木木材的形成有关。      

构树次生韧皮部细胞组成与形态的季节性变化

采用光学显微切片技术和组织解离的方法,得出构树次生韧皮部解剖构造特征,确定主要细胞尺寸并总结其季节变化规律。结果表明,构树的次生韧皮部由纤维细胞、薄壁细胞、筛管、乳汁管和韧皮射线等细胞类型组成。在一个生长界限内韧皮部细胞排列不规整,顺序为:乳汁管-韧皮薄壁细胞-筛管-韧皮纤维-筛管-韧皮薄壁细胞-乳汁管。整个韧皮部中,具输导功能的区域比例较小,具有明显的季节规律。筛管长度平均值为245.3~281.6μm,随生长季先减小后增大;筛管直径平均值42.8~67.2μm,生长季内呈先减小后增大的规律,3-9月直径逐渐增加至最大,11月略有降低。韧皮纤维量大,细胞壁厚,形似木质部胶质木纤维。纤维长度平均值6377.9~7889.3μm,3-11月中,呈先减小再增大后减小的模式,3月和7月达到最大值,5月最小;纤维宽度平均值13.91~19.54μm,在整个生长季中,呈先增大后减小的趋势,9月直径最大,3月最小。韧皮部包括大量晶体,多存在于薄壁细胞中,并且具有季节规律。乳汁管平均数量14~28个,呈现季节差异,为揭示构树皮发育及其高效利用提供理论依据。     

基于代谢组学分析技术的木材形成机理研究

木材形成过程作为有机体的生命活动,其中细胞壁的生物合成必然包含了多种物质代谢与能量交换,但在代谢水平上对木材细胞壁构建过程的解析还不够清晰。研究人员已经在木材细胞发育、细胞壁化学成分等方面开展了卓有成效的研究,近年来又借助分子生物学技术,在基因水平、转录水平及蛋白质水平等方面探索了木材形成的生命过程。本研究从物质代谢的角度阐述了木材形成的基本过程,介绍了代谢组学技术分析方法,总结了代谢组学技术在木材形成研究中的应用,并提出了初步的思考与展望。期望为揭示木材形成的分子机制提供新的途径,进而为高品质木材的定向培育和木材功能性改良提供理论依据。     

红松木倾斜角度对其木材形成组织的影响

为研究树干倾斜角度对应压木木材细胞壁形成过程的影响,以7年生红松苗木为研究对象,对其茎干进行不同角度的倾斜处理.先后测定苗木的树高和胸径、木材形成组织中的木质素和纤维素含量、傅里叶红外变化光谱和极性代谢产物.结果表明:倾斜角度对高生长的抑制作用非常显著,对直径生长无显著影响.倾斜后木质素含量增加,纤维素含量降低;倾斜角度对木质素和纤维素含量均有显著影响.不同倾斜角度FTIR吸收峰强度也有明显差异.糖类、脂类、氨基酸、含氮化合物、有机酸等代谢物随倾斜角度呈现不同的变化规律.因此,红松苗木50°倾斜处理形成典型的应压木结构.代谢物相对含量的变化规律与形成的木材宏观性质相吻合.代谢物的变化也反映了树木对应力刺激的响应机制.     

基于多维度X-ray CT技术的木材科学研究进展

木材的物理力学性能与其结构组成密切相关,而这种相关性会在时间维度上动态变化。X射线断层扫描技术(X-ray CT)是一种可以无损检测木材内部结构和评价其物理力学性能的重要手段。文中围绕3D和4D CT技术在木材科学研究中的应用现状、发展前景、瓶颈问题展开分析和讨论, 总结X-ray CT在木材三维结构可视化和量化组成物质方面的功能,归纳X-ray CT在树龄分析、木材鉴别、森林生态等方面的应用思路,评价4D X-ray CT在探索木材结构与性能动态响应机制方面的可行性, 通过总结和归纳国内外研究现状指出亟需解决的问题,以期为拓展X-ray CT在木材研究领域的应用提供借鉴。     

湿地松7个无性系木材管胞形态和木材密度的研究

以湿地松7个无性系木材为对象,体视显微镜下利用测微仪测定生长轮宽度和早晚材宽度,木材解离后光学显微镜下观察测量管胞长度和宽度,计算总晚材率和管胞长宽比;采用排水法测定木材的基本密度和气干密度。结果表明,无性系之间年轮宽度在0.05水平上差异极显著。总晚材率和木材基本密度在0.05水平上差异并不显著,编号为0-1302的无性系木材的基本密度最大。但是气干密度在0.05水平上差异显著。无性系之间早材管胞长度和宽度差异较大,晚材的差异较小;早材和晚材管胞长宽比分别为62.7~85.9和92.4~116.9。早、晚材管胞长度主要分布在2 500~4 500μm,均为中等长度。说明木材气干密度、年轮宽度和管胞形态等材性在湿地松无性系之间具有较明显差异。该结果为湿地松优质人工林木材的培育提供了科学依据。     

红松正常木与应力木木材形成组织中极性代谢物对比分析

为了鉴定木材形成组织中的主要代谢物及其功能,并更深层次地认识木材形成的生物学过程,采用甲醇/氯仿有机溶剂体系抽提正常木、应压木、对应木木材形成组织中的极性代谢产物。通过气相色谱质谱联用仪(GC MS)在线分析,鉴定其成分和相对表达丰度。结果表明:木材中检测出31个极性代谢物;应压木主要代谢产物相对表达丰度低于或接近正常木,而糖类物质明显降低;对应木主要代谢物质相对表达丰度高于或接近正常木,而含氮化合物和脂类明显升高;应压木主要代谢产物相对表达丰度低于对应木的。      

樟子松木材组织染色研究

【目的】拓展木材显微切片的染色方法。【方法】比较研究了番红(Safranine O)、固绿(Fast Green FCF)和阿利新蓝(Alcian Blue 8GX)三种染料对樟子松木材切片的染色效果。【结果】单一染料染色时,番红对木质化程度高的厚壁细胞上色效果较好,阿利新蓝对木质化程度低的薄壁细胞上染较好,固绿介于两者之间。两种染料复染时,番红-固绿无法实现不同细胞的区分,仅呈现番红的颜色;而番红-阿利新蓝可以区分厚壁和薄壁细胞,厚壁细胞(管胞和射线管胞)呈红色,薄壁细胞(射线薄壁细胞和泌脂细胞)呈蓝绿色。进一步通过冰乙酸为复染提供一个酸性环境,改进了番红阿利新蓝双染方法。当冰乙酸含量为13%~17%时,能达到理想的染色效果,能够更加清晰地区分厚壁和薄壁细胞。分别将番红、固绿和新蓝用于已解离的管胞染色,新蓝对管胞的染色效果最好,番红染色效果比新蓝略差,固绿染色效果远低于新蓝和番红。【结论】番红对木质化程度高的厚壁管胞染色效果最好;新蓝对木质化程度低的薄壁细胞染色效果最好。改进后的番红-新蓝双染能清楚地区分木材中的厚壁和薄壁细胞。木材细胞对不同种类染料的响应各异,同时也受染色介质影响。研究结果为木材切片细胞识别提供简单高效的新方法。